数式で独楽する

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x^xの極限

\begin{equation}
\lim_{x \to +0} x^x
\end{equation}

の極限について見ていきます。

0の0乗という、一見、何のことか分からない形になっています。
0のように見えますが、果たしてどうでしょうか?

対数をとり、
\begin{equation}
\log x^x = x\log x
\end{equation}の極限を求めていきます。

さらに、
\begin{equation}
x = e^{-t}
\end{equation}とすると、
\begin{eqnarray}
\log x &=& -t \\
t & \to & \infty
\end{eqnarray}となります。

x/e^xの極限 - 数式で独楽する
を踏まえると、
\begin{eqnarray}
\lim_{x \to +0} x\log x &=& \lim_{t \to \infty} e^{-t} \, (-t) \\
&=& -\lim_{t \to \infty} \frac{t}{e^t} \\
&=& 0
\end{eqnarray}を得ます。

よって、
\begin{equation}
\lim_{x \to +0} x^x = 1
\end{equation}となります。

グラフを描かせると、下図のようになります。
なお、 f(x) = x^xは、 x > 0で定義可能です。

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